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Singleton Design Pattern

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前言

Singleton Design Pattern 是一種設計的模式，目的是確保執行環境(JVM)內只會有一個物件實例，有點類似於Bean在Spring容器管理的Singleton作用域，意思一個IOC容器中只會有唯一的物件。它們都是希望可以避免系統資源的浪費，且確定這一個物件是無狀態的(Stateless)，並能讓類別的腳色定義能更明確。常見Scope為Singleton的例子就是Spring boot專案裡的Service或是自己定義的Utility類別，我們並不需要每次都注入一個新的物件吧!

獨體設計模式建構

Singleton Design Pattern有幾個關鍵步驟來實踐

  1. 類別的建構子存取修飾子固定設為private
    • 目的為不予許其他外部類別使用new關鍵字來建立物件，也就保證了只有單一的物件
  2. 使用private static final來實體化這一物件
    • 因為物件只需要一份就好，所以在類別內使用private static final來宣告實體化這一物件，並表示該物件不可由外部類別直接存取(private)，同時在JVM只會有一份(static)，且該物件參考永遠不能指向其他參考(final)
  3. 提供公開的Getter方法來存取此物件
    • 最後需要一個公開的Getter方法來存取物件，慣例上會使用getInstance來返回此物件
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class SingletonPattern {
    // Step 1
    private SingletonPattern() {}
    private String text = "Hello World";
    // Step 2
    private static final SingletonPattern singletonPattern = new SingletonPattern();
    // Step 3
    public static SingletonPattern getInstance() {
        return singletonPattern;
    }
    public String getText() {
        return text;
    }
}

// ...
// SingletonPattern singleton = SingletonPattern.getInstance();

補充

在使用static必須要十分小心，加上static的變數會讓類別變成一個有狀態(State)的類別，如果在多執行續的情況下，常會造成結果跟預期的不相同，如下就是一個錯誤的例子，之前某舊專案使用到分頁，當時使用static來存放第幾筆資料和抓取數量，想說可以在Controller設定好資料，再EBO那邊直接再取就好，但經前輩指導後，這在多執行緒時就會有嚴重問題，這就是為何static要盡可能使用再無狀態的類別裡面!

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class Pager {
    private static int start;
    private static int limit;

    private Pager() {}

    private static final Pager pager = new Pager();

    public static Pager getinstance() {
        return pager;
    }
    public static void setPagerInfo(int first, int maxresult) {
        start = first;//參數名稱要和static的成員變數不同，不然java預設會使用this.xxx
        limit = maxresult;
    }
    public static int getStart() {
        return start;
    }
    public static int getLimit() {
        return limit;
    }
}

前言提到的Bean作用域有分為下列幾種，最常使用的就是Singleton和Prototype，兩者差別就是前者適用無狀態(Stateless)，後者適用有狀態的(Stateful)Bean

  • Singleton
    • 為預設的bean scope，整個IoC容器只會有唯一的實例
  • Prototype
    • 每次被調用都是建構新的實例
  • Request
    • 實例的scope為HTTP Request，同個request的實例才會相同 (Web環境才存在的scope)
  • Session
    • 實例的scope為HTTP Session，同個session的實例才會相同 (Web環境才存在的scope)
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